CN101721964A - 一种防功能性物质泄露的核壳微/纳米球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无机纳米材料技术领域，具体涉及一种防功能性物质泄露的核壳微/纳米球的制备方法。具体步骤如下：在原有包裹功能性物质的微/纳米球的表面再包被一层严实致密的二氧化硅壳层，达到封闭和保护功能性物质的目的，防泄露率达98％。且二氧化硅壳层易表面改性引入丰富的化学官能团，方便偶联生物大分子用于生物医学领域。本发明避免环境介质渗入微/纳米球而造成对功能性物质性能的破坏，以及避免与生物活性物质的直接接触；表面光滑、非特异性吸附小；且为微/纳米球表面引入丰富的化学官能团，便于与生物蛋白，核酸分子的交联。制备方法简单易行、可操作性强、重复性好、成本低。二氧化硅包覆的核壳微/纳米球性能稳定，保持时间长，可广泛用于生物标记、生物分离、细胞成像和显影，也可用于生物传感器等生化分析领域。
Description
技术领域
本发明属于无机纳米材料技术领域，具体涉及一种防功能性物质泄露的核壳微/纳米球的制备方法。
背景技术
具有功能性的微/纳米球在生物医学领域的应用越来越受到重视。最具代表性的功能性微/纳米球有磁性微/纳米球和荧光微/纳米球。它们是国内外学者研究的热点。目前已有商品化的磁性微/纳米球和荧光微/纳米球。其制备方法大都采用包埋式方法，即通过溶胀高聚物载体，使得与之混合的功能性物质(如磁性纳米颗粒，荧光染料分子，量子点等)渗透到高聚物基体里面，达到嵌合固定功能性物质的作用。但这种方法所制备的功能性微/纳米球的功能性物质容易与高聚物基体脱离、泄露，保存时间短，产品质量不稳定等缺点。而且溶胀后高聚物表面变得粗糙；对生物大分子有较高的非特异性吸附；暴露在高聚物表面的功能性物质与生物活性物质直接接触，容易损伤活性物质的活性。另外有些常用的高聚物微/纳米球(如聚苯乙烯微/纳米球)表面可用化学官能团贫乏，不易与生物大分子偶联，限制了其生物医学的应用。因此，对功能性微/纳米球进行再次包覆很有必要。
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发明内容
本发明的目的是提供一种防功能性物质泄露的核壳微/纳米球的制备方法。
本发明在原有包裹功能性物质(如荧光染料分子，磁性纳米颗粒，量子点等)的微/纳米球(如聚苯乙烯，聚丙烯酰胺，聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸缩水甘油酯等)的表面再包被一层严实致密的二氧化硅壳层，达到封闭和保护功能性物质的目的。
本发明提出的防功能性物质泄露的核壳微/纳米球的制备方法，具体步骤如下：
(1)配制体积比为1∶3～10的去离子水和异丙醇混合溶液50mL，将包裹功能性物质的微/纳米球加入到上述混合溶液中；
(2)称取1～10mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到步骤(1)所得的混合溶液中，搅拌溶解分散0.5～60min；
(3)在室温下，将0.01～1.0mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到步骤(2)所得的混合溶液中，搅拌均匀；
(4)将0.01～1mL氨水加入到步骤(3)所得的体系中，搅拌封闭反应20-28h，得到的产物离心分离、水洗、即得所需产物，所得产物在去离子水、PBS缓冲溶液，乙醇等中可长期保持；
本发明中，所述功能性微/纳米球是指微/纳米球内包裹有功能性物质。
本发明中，所述微/纳米球为聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸缩水甘油酯等高分子材料微/纳米球中任一种。
本发明中，所述功能性物质为荧光有机染料分子(Cy3、Cy5、FTIC，镧系元素铕、锝、钌)，磁性纳米颗粒(Fe3O4、Fe2O3、Ni、Co)，量子点(CdSe、CdS、ZnS、ZnO、InP、CdTe、CdSe/CdS、CdSe/ZnS、CdTe/ZnS、CdTe/CdS、InP/ZnS)中一至多种。
本发明中，所述包裹可以是单独包裹一种功能性物质，也可以是2种或者多种功能性物质。
本发明中，步骤(3)及(4)中所述搅拌是在磁力或者机械条件下搅拌。
本发明在原有包裹功能性物质微/纳米球的表面形成致密光洁的二氧化硅壳层，防止功能性物质泄露，防泄露率达98％，避免环境介质渗入微/纳米球而造成对功能性物质性能的破坏，以及避免与生物活性物质的直接接触；表面光滑、非特异性吸附小；且为微/纳米球表面引入丰富的化学官能团，便于与生物蛋白，核酸分子的交联。制备方法简单易行、可操作性强、重复性好、成本低。二氧化硅包覆的核壳微/纳米球性能稳定，保持时间长，可广泛用于生物标记、生物分离、细胞成像和显影，也可用于生物传感器等生化分析领域。
附图说明
图1为实施例1二氧化硅包裹量子点聚苯乙烯微球的荧光显微镜照片(放大倍数：×400)。
图2为实施例2二氧化硅包裹四氧化三铁聚苯乙烯微球的光学显微镜照片(放大倍数：×400)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明
实施例1：
(1)配制体积比为1∶5的去离子水和异丙醇混合溶液，将100mg载有CdSe/ZnS量子点的荧光聚苯乙烯微米球(12μm)加入到上述100mL混合溶液中；(2)称取10mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述体系，搅拌溶解分散60min；(3)在室温下，将1mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述体系，搅拌30min；(4)将1mL氨水加入到上述体系，搅拌封闭反应24h。得到的产物高速离心分离、水洗、所得产物在PBS缓冲溶液中可长时期保持。从图中可以看出，具有核壳结构的量子点荧光微球分散性好，荧光强度高(经计算，核壳结构包裹后，量子点荧光微球的荧光效率可以维持98％左右)。
实施例2：
(1)配制体积比为1∶3的去离子水和异丙醇混合溶液，将10mg载有Fe3O4磁性聚苯乙烯微米球(12μm)加入到上述10mL混合溶液中；(2)称取1mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述体系，搅拌溶解分散10min；(3)在室温下，将0.01mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述体系，搅拌30min；(4)将0.01mL氨水加入到上述体系，搅拌封闭反应24h。得到的产物高速离心分离、水洗、所得产物在去离子水中可长时期保持。从图中可以看出，具有核壳结构的四氧化三铁磁性微球分散性好，单个球体呈黑色，微球内成功包裹黑色四氧化三铁纳米粒子。
实施例3：
(1)配制体积比为1∶7的去离子水和异丙醇混合溶液，将50mg载有Cy5的荧光聚丙烯酰胺微米球(3μm)加入到上述50mL混合溶液中；(2)称取6mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述体系，搅拌溶解分散30min；(3)在室温下，将0.5mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述体系，搅拌30min；(4)将0.5mL氨水加入到上述体系，搅拌封闭反应24h。得到的产物高速离心分离、水洗、所得产物在乙醇中可长时期保持。
实施例4：
(1)配制体积比为1∶9的去离子水和异丙醇混合溶液，将20mg载有Cy3的荧光聚甲基丙烯酸甲酯(6μm)加入到上述20mL混合溶液中；(2)称取3mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述体系，搅拌溶解分散20min；(3)在室温下，将0.3mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述体系，搅拌30min；(4)将0.4mL氨水加入到上述体系，搅拌封闭反应24h。得到的产物高速离心分离、水洗、所得产物在PBS缓冲溶液中可长时期保持。
实施例5：
(1)配制体积比为1∶6的去离子水和异丙醇混合溶液，将20mg载有FITC的荧光聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(200nm)加入到上述20mL混合溶液中；(2)称取3mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述体系，搅拌溶解分散20min；(3)在室温下，将0.3mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述体系，搅拌30min；(4)将0.4mL氨水加入到上述体系，搅拌封闭反应24h。得到的产物高速离心分离、水洗、所得产物在PBS缓冲溶液中可长时期保持。
实施例6：
(1)配制体积比为1∶7的去离子水和异丙醇混合溶液，将10mg载有铕荧光团的荧光聚苯乙烯纳米球(120nm)加入到上述15mL混合溶液中；(2)称取2mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述体系，搅拌溶解分散20min；(3)在室温下，将0.15mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述体系，搅拌30min；(4)将0.25mL氨水加入到上述体系，搅拌封闭反应24h。得到的产物高速离心分离、水洗、所得产物在PBS缓冲溶液中可长时期保持。
实施例7：
(1)配制体积比为1∶4的去离子水和异丙醇混合溶液，将20mg共载有Fe3O4和CdSe/ZnS量子点的磁性荧光聚苯乙烯微球(12μm)加入到上述50mL混合溶液中；(2)称取3mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述体系，搅拌溶解分散20min；(3)在室温下，将0.3mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述体系，搅拌30min；(4)将0.4mL氨水加入到上述体系，搅拌封闭反应24h。得到的产物高速离心分离、水洗、所得产物在PBS缓冲溶液中可长时期保持。
实施例8：
(1)配制体积比为1∶5的去离子水和异丙醇混合溶液，将20mg共载有Fe3O4，Cy5和CdSe/CdS量子点的磁性荧光聚苯乙烯微球(12μm)加入到上述50mL混合溶液中；(2)称取3mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述体系，搅拌溶解分散20min；(3)在室温下，将0.3mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述体系，搅拌30min；(4)将0.4mL氨水加入到上述体系，搅拌封闭反应24h。得到的产物高速离心分离、水洗、所得产物在PBS缓冲溶液中可长时期保持。
实施例1、实施例3、实施例4、实施例5和实施例6所得产品分别进行泄露检测实验：将一定量的二氧化硅包裹荧光试剂(实施例1、实施例3、实施例4、实施例5和实施例6分别包裹了不同的荧光试剂)的荧光聚苯乙烯微米球(12μm)分散在环己烷中，在荧光分光光度计上测量其荧光强度值(F1)，再将所测量已知荧光强度值F1的荧光聚苯乙烯微米球环己烷溶液于摇床上震动摇晃一星期，离心分离，取沉淀(荧光微球)进行荧光强度测试，得F2，根据公式计算得防泄漏率：
实验例1-实施例5得到防泄漏率分别为：98.7％，98.2％，97.5％，97.8％和97.8％，其平均防泄漏率为98％。
Claims (5)
1.一种防功能性物质泄露的核壳微/纳米球的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)配制体积比为1∶3～10的去离子水和异丙醇混合溶液50mL，将包裹功能性物质的微/纳米球加入到上述混合溶液中；
(2)称取1～10mg聚乙烯吡咯烷酮加入到步骤(1)所得的混合溶液中，搅拌溶解分散0.5～60min；
(3)在室温下，将0.01～1.0mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到步骤(2)所得的混合溶液中，搅拌均匀；
(4)将0.01～1mL氨水加入到步骤(3)所得的体系中，搅拌封闭反应20-28h，得到的产物离心分离、水洗、即得所需产物，所得产物在去离子水、PBS缓冲溶液或乙醇中长期保持。
2.根据权利要求1所述的防功能性物质泄露的核壳微/纳米球的制备方法，其特征在于所述所述功能性微/纳米球是指微/纳米球内包裹有功能性物质。
3.根据权利要求2所述的防功能性物质泄露的核壳微/纳米球的制备方法，其特征在于所述微/纳米球为聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸缩水甘油酯中任一种。
4.根据权利要求2所述的防功能性物质泄露的核壳微/纳米球的制备方法，其特征在于所述功能性物质为荧光有机染料分子、磁性纳米颗粒或量子点中一至多种。
5.根据权利要求1所述的防功能性物质泄露的核壳微/纳米球的制备方法，其特征在于步骤(3)及(4)中所述搅拌为磁力或者机械条件下搅拌。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100609 |